Bolger, Gough16 (1985) observaram que o torque aplicado aos instrumentos é um entre muitos parâmetros que influenciam a incidência de travamento, deformação e fratura por torção.
Segundo estes mesmos autores, a avaliação da resistência à fratura das limas endodônticas costuma ser feita a partir de parâmetros estabelecidos pela American Dental Association (ADA), através da especificação número 2828. A determinação da resistência à fratura por torção ocorre através das medidas de torque (resistência torcional) e deflexão angular (número de graus em que o instrumento é girado).
Serene et al.96 (1995); Martín et al.57 (2003); Maia Filho55 (2003); Guilford et al.40 (2005); Bahia et al.8 (2006) explicaram que a fratura por torção dos instrumentos endodônticos se dá quando a ponta ou qualquer outra parte do instrumento se prende às paredes do canal enquanto a haste continua girando. O limite elástico do metal é excedido e o instrumento sofre deformação plástica seguida de fratura, especialmente em canais atrésicos e curvos.
Em vários estudos que utilizaram instrumentos ProFile, foi verificada uma relação direta entre os valores de torque até a fratura e o diâmetro do instrumento (Svec, Powers102, 1999; Peters, Barbakow72, 2002; Bahia et al.8, 2006). A mesma relação foi verificada por Ulmann, Peters107 (2005) ao analisarem instrumentos do sistema ProTaper.
Sattapan et al.86 (2000), analisando instrumentos de NiTi descartados após o uso clínico, encontraram que 55,7% dos instrumentos fraturaram por torção enquanto 44,3% apresentaram características de fratura por fadiga. Instrumentos que fraturaram por torção apresentaram deformação plástica dos pitchs logo acima do ponto de fratura. Já os instrumentos fraturados por fadiga apresentaram uma ruptura aguda sem quaisquer defeitos aparentes. A fratura por torção foi mais prevalente em instrumentos de menor diâmetro, enquanto a fratura por fadiga foi mais comum em instrumentos de maior diâmetro. Os instrumentos mais finos são usados para alargamento apical, por isso possuem um maior risco de se prenderem às paredes do canal próximo à ponta. Ao contrário, os instrumentos mais calibrosos, por apresentarem maior massa, apresentam menor risco de fratura por torção, necessitando de um alto torque para que a fratura ocorra.
Gambarini34 (2000) concluiu que uma possível solução para este problema é o uso de motores endodônticos com baixo torque, que trabalham abaixo dos valores máximos de torque até a fratura de cada instrumento. Teoricamente, no caso de um instrumento ser submetido a níveis de torque iguais ao valor selecionado, o motor com baixo torque pararia de girar, podendo ainda reverter a posição da rotação. Assim é possível reduzir bastante a ocorrência de deformação plástica e/ou fratura do instrumento.
Segundo autores como Gambarini35,37 (2001); Peters, Barbakow72 (2002); Yared, Sleiman121 (2002); Bahia et al.8 (2006), o torque é geralmente expresso em g.cm ou N.cm: o produto entre uma unidade de força e uma unidade de distância. Quando um instrumento é utilizado com um alto valor de torque, ele mostra-se muito ativo e é provável um aumento na incidência de fratura. Caso o nível de torque aplicado ao instrumento seja igual ou maior ao valor de torque até a fratura, o instrumento irá deformar-se e/ou romper-se, quando se encontrar preso às paredes do canal radicular.
O travamento dos instrumentos não é comum em canais retos cuja resistência da dentina à remoção é normalmente baixa. Por outro lado, a resistência à remoção da dentina é alta em canais curvos e calcificados e o instrumento pode prender-se próximo à ponta. Nestas situações, o alto torque fornecido pelo motor pode causar imediatamente a fratura do instrumento preso, uma vez que não há tempo para parar o motor ou retrair o instrumento (Gambarini37, 2001; Yared, Sleiman121, 2002; Bahia et al.8, 2006).
Gambarini36 (2001) salientou que é importante ressaltar que os limites elástico e de fratura dos instrumentos rotatórios de NiTi, assim como sua eficiência de corte, são, obviamente, dependentes do design, dimensão e conicidade dos mesmos. Este autor sugere que os valores ideais de torque para cada instrumento deveriam ser estabelecidos pelo fabricante, de forma a associar a melhor capacidade de corte a um menor risco de fratura.
Já a constância da velocidade é de extrema importância para permitir que as limas de NiTi sejam empregadas uniformemente durante a instrumentação dos canais. Além disso, o melhor seria evitar o uso clínico prolongado e utilizar instrumentos rotatórios de NiTi novos para os casos mais complexos (Gambarini35, 2001).
A anatomia dos canais também tem um papel determinante na resistência torcional dos instrumentos rotatórios de NiTi. Booth et al18. (2003) compararam o torque até a fratura em três sistemas rotatórios de NiTi utilizados em canais artificiais com curvaturas agudas e graduais, cujas pontas foram presas para simular o travamento nas paredes dos canais. Seus resultados
mostraram que a fratura ocorreu com um menor valor de torque naqueles canais onde a curvatura era mais aguda. Além disso, foi ratificada a tendência de que instrumentos mais finos fraturaram com menor torque se comparados aos mais calibrosos.
Peters et al.74 (2003) demonstraram que os valores de torque se correlacionam não apenas à força apical exercida, mas também ao volume anatômico do canal a ser preparado. A instrumentação de canais estreitos e constritos submete os instrumentos rotatórios a maiores cargas torcionais. De forma similar, a pressão apical exercida aumenta, simultaneamente, durante o preparo de canais menos volumosos.
Ruddle83 (2003) verificou que as velocidades de rotação também podem influenciar a resistência à torção de instrumentos rotatórios de NiTi. Se usado em velocidades muito altas, o instrumento se torna mais perigoso, uma vez que aumenta o risco de se prender e parafusar nas paredes do canal, predispondo à fratura. A fricção e o potencial para a fratura aumentam quando o instrumento é trabalhado no interior do canal com alta velocidade e pressão apical, já que as lâminas de corte tendem a travar e o deslocamento das raspas de dentina é diminuído.
Em contrapartida, este mesmo autor afirmou que, quando um instrumento de NiTi é usado em uma velocidade menor do que a ideal, ele tende a perder eficiência de corte. Com a eficiência de corte reduzida, a progressão do instrumento no interior do canal é difícil. Neste caso, o operador acaba por forçar o instrumento apicalmente e o risco de travamento e fratura aumentam.
Durante o preparo de canais curvos, os instrumentos de NiTi acionados a motor são submetidos a uma tensão constante em função da anatomia do sistema de canais radiculares e da dureza da dentina que deverá ser cortada. A distribuição desta tensão ao longo do instrumento dependerá da secção transversal, profundidade dos pitchs, área do instrumento e presença de plano radial. Desta forma, os instrumentos devem ser resistentes o suficiente para suportar as tensões geradas no interior dos canais e flexíveis
para evitar erros de procedimentos. Através de elementos finitos, estudos têm sido realizados com o intuito de analisar o comportamento mecânico de instrumentos de NiTi de diferentes secções transversais. Tendo isto em vista, Berutti et al.12 (2003) compararam o comportamento em torção e dobramento de dois modelos com secções transversais diferentes (ProTaper e ProFile). Nos dois modelos, os valores de tensão aumentaram do centro em direção à superfície externa dos mesmos, tanto em torção, quanto em dobramento. Entretanto, no modelo ProTaper as tensões foram menores e mais uniformemente distribuídas ao longo do mesmo, mostrando melhor resistência a tensões torcionais. O modelo ProFile com menor secção transversal mostrou ser mais flexível que o modelo ProTaper, com maior secção transversal. Resultados semelhantes relacionando secção transversal e momento de dobramento também foram encontrados por Hayashi et al.41 (2007). Foi sugerido que os instrumentos ProTaper por serem mais resistentes a tensões torcionais, embora menos flexíveis, podem ser mais indicados para formatar canais atrésicos e curvos, na fase inicial de formatação. Já o modelo ProFile sendo mais flexível e menos resistente, seria indicado para formatar canais mais largos e a fase final de canais curvos.
Peters71 (2004) afirmou que os valores de torque gerados durante
o preparo dos canais radiculares dependem de uma variedade de fatores e talvez o mais importante seja a extensão da área de contato entre as paredes dentinárias e o instrumento. Esta extensão de área e a conseqüente fricção criada são influenciadas pela seqüência de instrumentação e pelo uso de instrumentos com conicidades variáveis. Uma técnica de instrumentação
crown-down é superior à step back na diminuição dos riscos de fratura por impedir que uma grande área do instrumento fique em contato com a dentina e possa se prender. Adicionalmente, Schrader, Peters95 (2005) demonstraram que uma seqüência de instrumentação que engloba instrumentos de diferentes
tapers os submete a menores tensão e força apical durante a instrumentação e, portanto, é mais segura em relação à resistência torcional.
Yared119 (2004) citou que a fratura ocorrerá quando a tensão no ponto de fratura do instrumento for maior que a resistência do mesmo e Souza100 (1982); Dieter30 (1986) complementaram que grandes deformações
plásticas em torção podem resultar em mudanças consideráveis no comprimento da amostra.
Berutti et al.13 (2004) salientaram que todos os instrumentos de NiTi acionados a motor submetidos a maiores torques durante a formatação de canais curvos em blocos de acrílico, formataram um maior número de canais em relação aos instrumentos de mesmo diâmetro utilizados com torque mais baixo. Os autores atribuem este resultado à função auto reverse existente nos motores de baixo torque. Esta função por si só não é prejudicial, principalmente em instrumentos que devem ser usados com um torque máximo muito baixo. Porém, cada vez que o instrumento é parado pelo aparelho, e o auto reverse entra em ação, o instrumento sofre um trabalho em excesso, que reflete na redução da sua vida útil.
Yared119 (2004) demonstrou que os instrumentos utilizados durante o preparo de cinco canais artificiais apresentaram menores valores de torque até a fratura quando comparados a instrumentos novos. Este autor sugere que a fadiga flexural ou torcional geradas pelo uso dos instrumentos em canais curvos e pelo travamento dos mesmos no interior dos canais, poderiam facilitar a propagação de trincas e então reduzir os valores de torque até a fratura e de deflexão angular até a fratura dos instrumentos usados. Estes resultados sugerem que o uso dos instrumentos afeta tanto os valores de deflexão angular quanto os de torque máximo.
Quando se leva em consideração a deflexão angular até a fratura, Yared119 (2004) e Bahia et al.7,8 (2006) observaram uma redução significativa neste parâmetro após a deformação cíclica, ao contrário de Yared, Kulkarni120 (2003). Já a relação entre deflexão angular máxima e diâmetro dos instrumentos não foi observada (Svec, Powers102, 1999; Gambarini34, 2000; Ullmann, Peters107, 2005).
Além da profundidade dos pitchs, o tamanho dos mesmos pode influenciar a resistência torcional de instrumentos de NiTi acionados a motor. Os instrumentos com pitchs menores apresentam uma maior tendência de se parafusar no interior do canal, bem como um torque significativamente maior
em relação aos instrumentos com pitchs maiores. Pitchs maiores aumentam o ângulo helicoidal, diminuindo a tensão torcional, a tendência de rosqueamento, e conseqüentemente o risco de fratura por torção (Diemer, Calas29, 2004).
Bonanato Estrela17 (2004) avaliou a resistência à fratura torcional de três sistemas rotatórios de NiTi a saber: ProFile e K3, por meio de seus instrumentos de conicidade .04 e .06 de primeira série (15 a 40) e ProTaper nos instrumentos Sx, S1, S2, F1, F2 e F3, verificando qual o torque máximo necessário para que a fratura ocorresse. Os resultados encontrados demonstraram haver maior resistência à fratura por parte dos instrumentos K3 .06 quando comparado aos instrumentos K3 .04, ProFile .06 e ProTaper, além do fato dos instrumentos do sistema K3, no geral, serem mais resistentes à torção quando comparados aos do sistema ProFile.
Hulsmann et al.42 (2005) verificaram que, de um modo geral, condições anatômicas tais quais raio e ângulo das curvaturas radiculares, a freqüência de usos, valores de torque selecionados e a experiência do operador estão entre os principais fatores a interferir na resistência à fratura de instrumentos de NiTi, enquanto que a escolha de um sistema específico e a velocidade rotacional parecem ser menos importantes.
Acredita-se que o uso de lubrificantes durante a instrumentação rotatória dos canais radiculares também pode ajudar a reduzir o risco de fratura dos instrumentos através da diminuição do atrito do instrumento com as paredes do canal. Peters et al.73 (2005) demonstraram experimentalmente que soluções irrigadoras aquosas foram as mais efetivas na diminuição do atrito gerado durante a instrumentação dos canais e que a indicação de produtos viscosos está associada a instrumentos com maior poder de corte.
Ao utilizar microscopia eletrônica para avaliar um grande número de instrumentos de NiTi dos sistemas ProFile, ProFile GT e ProTaper descartadas após o uso clínico, Alapati et al.1 (2005) citaram que os instrumentos fraturados geralmente apresentavam dimples nas suas superfícies de fratura, os quais são indicativos de fratura dúctil. A partir desta verificação, os autores sugerem que a fratura dos instrumentos endodônticos
seja causada predominantemente por torção e em menor extensão por fadiga durante o uso clínico.
Miyai et al.63 (2006) não encontraram relação entre o aumento do torque máximo até a fratura e do momento de dobramento, com o aumento do diâmetro e área da secção transversal de diferentes instrumentos de NiTi. Os autores sugeriram que outros fatores, como as características de transformação de fase da liga, podem influenciar as propriedades mecânicas em dobramento e torção dos instrumentos de NiTi. Ao contrário, Melo et al.60 (2008) observaram um aumento no momento de dobramento com o aumento no diâmetro e na área da secção transversal a 3mm da ponta de instrumentos de NiTi acionados a motor.
Bahia et al.8 (2006) explicaram que a fratura por torção ocorre, principalmente, em função da pressão apical excessiva e de altos valores de torque selecionados no motor, ultrapassando o torque máximo específico de cada instrumento. É imperativo o cuidado com a força apical imposta sobre o instrumento durante o preparo de canais curvos. Também é preciso compreender que os valores de torque máximo até a fratura, obtidos para cada instrumento, são referentes a instrumentos novos e que valores de torque significativamente menores provocariam a ruptura em torção do instrumento após um determinado número de canais preparados. Logo, os motores com baixos valores de torque podem prevenir a fratura por torção somente se os valores selecionados forem aqueles referentes ao estado de uso do instrumento.
Xu, Zheng116 (2006) realizaram estudo utilizando seis modelos de instrumentos de NiTi com diferentes secções transversais, porém, levando em consideração a conicidade ao longo dos instrumentos. Os autores encontraram que as concentrações de tensão aumentaram com o aumento da profundidade dos pitchs, e com a diminuição das secções e áreas transversais, largura do plano radial e conicidade do instrumento. Assim como no trabalho de Berutti et al.12 (2003), o modelo ProTaper foi o que apresentou menores tensões e mais distribuídas ao longo da haste cortante, sendo desta forma o mais resistente à torção.
O propósito do estudo conduzido por Kim et al.47 (2008), foi comparar a tendência ao efeito de aparafusamento e a conseqüente distribuição de tensão durante o preparo de um canal radicular simulado e a tensão residual estimada após o uso em três marcas de instrumentos rotatórios de NiTi (ProFile, ProTaper e ProTaper Universal) usando um modelo matemático de análise tridimensional por meio de elemento finito. Os instrumentos F3 dos dois sistemas ProTaper e o instrumento #30 / .06 foram inseridos em toda a extensão do canal simulado e rotacionados, virtualmente, a uma velocidade de 240 rpm. Os resultados demonstraram que todos os instrumentos foram puxados apicalmente, gerando torques de reação da parede do canal, onde o sistema ProTaper apresentou os maiores valores, seguidos pelos sistemas ProTaper Universal e ProFile. Para o sistema ProTaper, as tensões ficaram concentradas nas lâminas cortantes enquanto que, para os sistemas ProTaper Universal e ProFile, tais tensões ficaram situadas adjacentes a estas bordas. Quanto à avaliação de tensão residual, os maiores valores foram encontrados para o sistema ProTaper, seguidos pelos sistemas ProTaper Universal e ProFile.
Um novo método para se produzir instrumentos de NiTi, acionados a motor, mais flexíveis e resistentes foi desenvolvido recentemente. Através deste método o fio de NiTi superelástico é torcido induzindo a martensita por tensão e submetido a tratamentos térmicos. Resultado de um recente estudo confirmou que os instrumentos de NiTi fabricados por este novo método são mais flexíveis que instrumentos de NiTi de mesma conicidade e diâmetro, disponíveis comercialmente (Gambarini et al.38, 2008). Uma significativa melhora na liga ou nos métodos de fabricação com o intuito de produzir instrumentos rotatórios de NiTi mais flexíveis, provavelmente resultará em melhor desempenho clínico, aumentando a segurança, os resultados de formatação e redução de tempo de trabalho.
3 Proposição
O presente estudo se propôs a avaliar as características geométricas e dimensionais dos instrumentos rotatórios de NiTi ProTaper e ProTaper Universal, além de avaliar a flexibilidade, através do momento de dobramento a 45o e a resistência à torção destes instrumentos, de acordo com os parâmetros de torque e de deflexão angular até a fratura.
4 Material e método
Neste estudo, foram avaliados 125 instrumentos endodônticos novos de níquel–titânio acionados a motor do Sistema ProTaper (Maillefer, Ballaigues, Switzerland) nos formatos S1, S2, F1, F2 e F3 (Figura 1) e 173 instrumentos novos de níquel–titânio acionados a motor do Sistema ProTaper Universal (Maillefer, Ballaigues, Switzerland), nos formatos S1, S2, F1, F2, F3, F4 e F5 (Figura 2), sendo 25 unidades de cada formato com exceção do F4 e F5, onde foram ensaiados apenas 24 unidades. Todos mediam 25mm de comprimento, tal como ilustrados nos Quadros 1 e 2, perfazendo um total de 298 instrumentos.
S1
S2
F1
F2
F3
F4
F5
FIGURA 2 – Imagem representativa dos Instrumentos ProTaper Universal
Quadro 1 – Distribuição dos instrumentos endodônticos de acordo com o modelo, marca comercial e quantidade empregada
Modelo Marca Comercial Quantidade
ProTaper S1 Maillefer 25 ProTaper S2 Maillefer 25 ProTaper F1 Maillefer 25 ProTaper F2 Maillefer 25 ProTaper F3 Maillefer 25 Total 125
Quadro 2 – Distribuição dos instrumentos endodônticos de acordo com o modelo, marca comercial e quantidade empregada
Modelo Marca Comercial Quantidade
ProTaper Universal S1 Maillefer 25
ProTaper Universal S2 Maillefer 25
ProTaper Universal F1 Maillefer 25
ProTaper Universal F2 Maillefer 25
ProTaper Universal F3 Maillefer 25
ProTaper Universal F4 Maillefer 24
ProTaper Universal F5 Maillefer 24
Total 173
Os instrumentos SX são instrumentos modeladores auxiliares empregados na formatação do terço coronário dos canais, ou seja, trabalham na porção reta dos mesmos. Por não trabalharem em toda extensão do canal, como os instrumentos S1 e S2, e não serem empregados em todos os casos, não foram incluídos neste estudo.